集成电路测试产品的UPH提升浅析

郭昌宏，李习周，李琦，杨文杰

(天水华天科技股份有限公司，甘肃天水741000)

随着集成电路产业的快速发展，集成电路测试在产业链中的作用越来越大。专业化的集成电路测试是集成电路产业中一个重要组成部分，从产品设计开始至完成加工全过程，提供给客户的产品是否合格就是通过测试鉴别完成。因此，集成电路测试是保证集成电路性能、质量的关键手段之一。

测试的主要目的就是将所有产品中不符合设计技术规范的产品剔除，保证器件能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标。

1 测试项目

当Die（芯片）完成封装后，还需要经过FT（Final Test）测试，这种封装后的测试需要将一个个独立的电路通过机械手将电路的管脚和负载板相连，从而在测试机和封装内的Die之间形成完整的电路。电路测试的项目有直流参数测试、功能测试和交流/时间参数测试三种，分别是对IC的基本直流参数、实际使用功能、输出信号的开关特性，以及时间参数的测试。

2 测试产品UPH的提高途径

2.1 控制测试时间

测试不仅仅是把参数测出来、测准确，还要用时越短越好。减少测试时间是提高生产效率，降低测试成本的重要途径。

2.1.1 测试源能力最小化

以SPU100和APU12的单个源为例，SPU100电压和电流能力最高为100 V和2 A，APU12电压和电流能力最高为30 V和200 mA。如果用SPU100从Off状态到给FV/FI，不考虑本身需要的稳定时间，只考虑测试机的设置时间大约为2.48 ms，而APU12从Off状态到FV/FI的设置时间大约为1.3 ms。SPU100从FV/FI到Off，设置需要大约1 ms，而APU12从FV/FI到Off仅需要大约0.6 ms。很明显，APU12用时更短，究其原因能力强的源内部的Relay本身能够承载很大电压、电流，相对而言它们的Relay close/open（继电器关/开）需要更多的稳定时间。所以当2种源同时满足需求时，选择能力较小的以节省测试时间。SPU100和APU12分别如图1、2所示。

2.1.2 测试项的顺序

Setup差不多的测试项可以放在一起测试，从而减少重复Setup。例如，一般将Open-short作为测试的第一项，原因是：

图1 SPU100测试板卡图

图2 APU12测试版卡图

（1）测试之前，首先要保证测试机和DUT（Device under test）的硬件连接是否完好，由于每个引脚都会测试O/S，所以通过此项参数的测试，基本可以看出硬件连接是否有问题，此项参数因此也称为通断测试。

（2）可以迅速检验出IC是否失效，而不必浪费大量的测试时间在其他测试项上。

在测试完O/S后，通常将ICC作为第二项参数测试，以检验IC的静态电流或工作电流是否正常，如果IC有关断功能的，可以考虑在ICC之前进行测试。后面可以再安排一些直流参数的测试，第三项为功能测试，最后为关键性能测试，这样安排测试顺序可以节省大量的测试时间，因为在IC的量产测试中，测试机一般会设置成Fail stop模式，也就是其中一项参数失效后后面的参数就不再继续测试，而前面的测试参数比较简单，测试时间也比较短，后面的参数复杂，而且时间长，如此可节省很多时间。

2.1.3 选择对的相关硬件和电路

测试硬件和电路对测试有着重大影响。如果没有Relay断开VIN或VOUT的相关电容，可能在测试O/S或电流方面需要花更多的延时才能获得一个准确的值。选择对的相关硬件，比如Relay的选择，可以是机械的，也可以是MOS的，相对而言MOS的所需要的闭合和打开时间更短，只要200 μs左右，根据实际所需，在一些电路选择中选择时间更短的MOS relay，可以节约测试时间。机械型和MOS型Relay如图3、4所示。

2.1.4 选择正确的测试方法

测试过程中有些参数有很多测试方法可以选择，如AWG的扫描，二进制扫描法，go-no-go测试法。在二进制扫描中，可以根据测试的精度需求，选择一个合理的Step；在AWG扫描中，要选择一个合理的扫描速度（频率）和精度（步长和步数）；go-no-go测试中可以把相关条件结合到其他参数中测试，等等，都可以达到节省测试时间的目的。AWG生成图如图5所示。

2.1.5 选择合理的等待时间

有些参数并不需要等待很长时间，不合理的等待时间需要去掉，这些不合理的时间如何判断呢？可以在测试某一结果时，把前面的延时去掉，然后取足够多的取样量和足够的时间长度，看看测试值随时间呈现怎样一个分布状态，从而得出一个合理的等待时间。

2.1.6 选择合理的取样数量

取样数量的选择要合理，抽样数和可接受失效数由可接受的产品不合格质量水平及可信度推算。通常抽样77个允许1个失效对应的可接受不合格质量水平的不合格率为5%/1000 h（50×10-6），误判可能性10%（0/45个或2/105个代表类似含义）。在测试参数本身很稳定时，通常不需要很多的取样数量，取样数量多只是更多去平均。如果一个参数是稳定的，那么取样30个已经能代表该参数的真实值了。如果参数不稳定，取再多数量也掩盖不了其不稳定性，当然有些特殊情况除外。

图3 机械型relay

图4 MOS型relay

2.2 现场管理

封测厂需要优秀的生产管控能力才能长期有效地保证产品品质，这是测试现场管理的工作重心。

2.2.1 测试机的管控

测试机的稳定性和可靠性是确保测试品质的根本。这需要建立长期有效的测试管理机制，确保测试机的正常运行。管理包括不同类型测试机的优化及管理，测试机资源、配置的管理，以及测试机的定期维护、校验等。另外，测试机的测试资源进行校验以后，会采用软件或者硬件的方式进行补偿修正，所以，测试资源板严禁私自插拔更换。

2.2.2 测试硬件的管控

测试硬件包括测试板、测试座和探针卡三部分。对封测厂而言，测试板是由客户提供的，也有部分是封测厂开发的，一些不合理的测试板设计，会影响测试设置效率及可靠性，一些错误的设计，甚至会导致测试不稳定及测试异常的出现。此外，测试硬件与软件的防呆设计也非常重要，特别是针对多工位测试，如果测试工位异常，测试过程中又无法发现，则会造成致命影响。这就要求在前期新产品导入的时候就要把好关。针对不同类型的测试设备，要制定一套合理的标准，开发人员依据标准进行测试板的设计和制作。

2.2.3 测试方案的管控

测试方案包括测试规范、测试程序。测试方案是基于测试设备开发的测试软硬件，两者需配套开发和使用。整个测试方案的开发对测试品质、效率、可靠性的影响都非常大，不合格的测试方案，会造成测试效率低下、返工甚至投诉、退货。所以要结合公司实际情况，制定并执行一套行之有效的措施，在新产品测试方案导入时进行合理的管控，确保测试生产的正常进行。一旦出现测试异常，要迅速处理并做出反馈。

2.2.4 测试样管

测试样品作为Setup和验证测试方案的产品，在进行正常生产前，需要用测试样管进行验证，以防止测试机不稳定、测试座安装不合理造成参数测试异常导致产品返工测试。测试机、测试方案、设置问题都有可能造成测试参数超出设定范围，测试样品则可以帮助快速排除一些问题，减少Setup的等待时间。

2.2.5 测试数据

测试数据不仅仅是测试生产数据，还包括测试验证数据、测试分析数据、测试报表等。在导入测试方案阶段，要采用合理有效的方案进行验证，得到验证数据，借用数据分析工具帮助分析，以确保数据的真实性、准确性和可靠性；在测试生产过程中，根据要求保存测试数据、报表，并定期确认数据。一旦出现测试异常，测试数据和报表可以帮助找到问题并解决问题。

2.3 建立测试持续优化制度

面对来自生产的产能压力，要通过规范测试方案来提高Setup效率及测试可靠性，要通过提高测试效率来增加产量，要通过提高测试可靠性来减少返工，要建立措施来帮助提高工作效率。正式量产以后，测试程序的优化工作同样重要，需要不断优化，提高测试稳定性，提高测试效率，降低测试成本。一旦发现异常，一定要在第一时间处理，才可能将损失降低到最小。通过持续不断地对整个测试系统进行维护和优化，建立合理有效的制度或措施来提高工作效率、增加产量、降低风险。

3 结束语

在保证测试稳定性与可靠性的前提下，最大限度地缩短测试时间、提高测试UPH、降低测试成本。选择合适的测试硬件和电路，制定合理的测试方案，优化测试条件、测试方法，严格落实现场管理制度等措施都可以缩短测试时间，帮助提高测试生产效率。

[1]高成，张栋，王香芬.最新集成电路测试技术[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2]王明亮.如何合理的减少测试时间[DB/OL].http://kanwoda.com/blog/archives html，2015-09-05.

[3]宣轶.C公司半导体封装测试厂质量控制及管理体系改进研究[D].上海：上海交通大学，2013.